Частотно-регулируемый электропривод

 

ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий асинхронный двигатель, преобразователь частоты с управляющими входами по частоте и напряжению , выходом подключенный к ф.аз ным выводам асинхронного двигателя, контур регулирования магнитного потока, составленный из регулятора магнитного потока , выходом соединенного с управляющим входом по напряжению преобразователя частоты , и последовательно соединенных между собой датчика ЭДС асинхронного двигателя , интегратора и выпрямителя, контур регулирования момента, составленный из последовательно соединенных датчика тока асинхронного двигателя и выпрямителя, блока умножения j: двумя входами и регулятора момента, выходом соединенного с управляющим входом по частоте преобразователя час7оты, отличающийся тем, что, с .целью упрощения, в него введены два блока выборки-хранения.с двумя входами и два нуль-органа, причем один вход первого блока выборки-хранения соединен с выходом вь(: прямителя контура регулирования момента, а выход первого блока выборки хранения- С входом регулятора магнитного, потока один вход второго блока выборки-хранения соединен с ВЫХОДО1И выпрямителя контура i регулирования магнитного потока, а его выход - с первым входом блока умножения (Л контура регулирования частоты, второй вход которого соединен с выхрдом первого блока С выборки-хранения, вход первого нуль-органа подключен к входу интегратора, а выход первого нуль-органа - к второму входу первого блока выборки-хранения, вход второго нуль-органа соединен с выходом интегратора , а выход второго нуль-органа - с вторым входом второго блока выборки-хранения . О5 О5 ГС СП

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

Н 02 Р 7/42

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ. СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3686016 24-07 (22) 04.01.84 (46) 07.07.85. Бюл. № 25 (72) И. С. Ефремов, В. А. Пречисский, В. И. Трофименко, В. А. Чернышов, А. Д. Ильинский и А. Н. Оводов (71) Московский ордена Ленина н ордена

Октябрьской Революции энергетический ин-, ститут (53) 62 (.313 .333.072.9 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 587589, кл. Н 02 Р7/42,,1978.

2. Патент США № 4023083, кл. 318/227; 1977. (54) (57) ЧАСТОТНО-РЕГУЛИРУЕМЫЙ

ЭЛЕКТРОПРИВОД, содержащий асинхронный двигатель, преобразователь частоты. с управляющими входами по частоте и напряжению, выходом подключенный к фазным выводам асинхронного двигателя, контур регулирования магнитного потока, составленный из регулятора магнитного потока, выходом соединенного с управляющим входом по напряжению преобразователя частоты, и последовательно соединенных между собой датчика ЭДС асинхронного двигателя, интегратора и выпрямителя, контур

„„Я()„„ 1166257 А регулирования момента, составленный из последовательно соединенных датчика тока асинхронного двигателя и выпрямителя, блока умножения с двумя входамн и регулятора момента, выходом соединенного с управляющим входом по частоте преобразова-. теля частоты, отличающийся тем, что, с .целью упрощения, в него введены два блока выборки-хранения. с двумя входами и два нуль-органа,. причем один вход первого блока выборки-хранения соединен с выходом вь|прямителя контура регулирования момента, а выход первого блока выборки храненияс входом регулятора магнитного, потока, один вход второго блока выборки-хранения соединен с выходом выпрямителя контура регулирования магнитного потока, а его выход — с первым входом блока умножения контура регулирования частоты, второй вход которого соединен с выходом первого блока выборки-хранения, вход первого нуль-органа подключен к входу интегратора, а выход первого нуль-органа — к второму входу первого блока выборки-хранения; вход второго нуль-органа соединен с выходом интегратора, а выход второго нуль-органа — с вторым входом второго блока выборки-хранения.

1166257

Цель изобретения — упрощение электро- привода.

Указанная цель достигается тем, что в частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель, преобразователь частоты с управляюшими входами по частоте и напряжению, выходом подключенный к фазным выводам асинхронного двигателя, контур регулирования магнитного потока, составленный из регулятора маг нитного потока, выходом соединенного с управляющим входом по напряжению преобразователя частоты, и последовательно соединенных между собой датчика ЭДС асинхронного двигателя, интегратора и выпрямителя, контур регулирования момента, составленный из последовательно соединенных датчика тока асинхронного двигателя и выпрямителя, блока умножения с двумя вхо.

5iO

Изобретение относится к электротехнике а предназначено для использования в промышленности и на транспорте.

Известен частотно-регулируемый электропривод, содержащий асинхронный двигатель, преобразователь частоты с управляюшими входами по напряжению и частоте, контуры регулирования магнитного потока и момента асинхронного двигателя, включаюшие цифровой датчик скорости, цифровой датчик момента, вычислитель (1). .10

Однако система управления этого электропривода содержит сложные функциональные блоки и имеет невысокое быстродействие, обусловленное цифровым способом обработки информации.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является частотно-регулируемый электропривод, содержаший асинхронный двигатель, преобразователь частоты с управляющими входами по частоте и напряжению, выходом подключенный 20 к фазным выводам асинхронного двигателя, контур регулирования магнитного потока, составленный из регулятора магнитного потока, выходом соединенного с управляющим входом по напряжению преобразователя частоты, и последовательно соединенных между собой датчиков ЭДС с фаз асинхронного двигателя, интегратора, выпрямителя и блоков преобразования координат, контур регулирования момента, составленный из последовательно соединенных датчиков . З0 токов фаз асинхронного двигателя, блоков преобразования координат, вычитателя момента и регулятора момента, выходом соединенного с управляюшим входом на частоте преобразователя частоты (2).

Недостатком известного устройства яв- M ляется сложность электропривода из-за наличия блоков преобразования координат, нелинейных функциональных блоков, трехфазных систем измерения магнитных потоков.

40 дами и регулятора момента, выходом соединенного с управляю1цим входом по частоте преобразователя частоты, введены два блока выборки-хранения с двумя входами и два нуль-органа, причем один вход первого блока выборки-хранения соединен с выходом выпрямителя контура регулирования момента, а выход первого блока выборкихранения — с входом регулятора магнитного потока, один вход второго блока выборкихранения соединен с выходом выпрямителя. контура регулирования магнитного потока, а его выход — с первым входом блока умножения контура регулирования частоты, второй вход которого соединен с выходом первого блока выборки-хранения, вход первого нуль-органа подключен к входу интегратора, а выход первого нуль-органа — к второму входу первого блока выборки-хранения, вход второго нуль-органа соединен с выходом интегратора, а выход второго нульоргана — с вторым входом второго блока выборки-хранения.

На фиг. 1 приведена блок-схема частотно-регул и руем ого электропри вода; на фиг. 2 и 3 — диаграммы, поясняющие работу элементов системы управления.

Электропривод содержит асинхронный двигатель 1 (фиг. 1), преобразователь 2 частоты с управляющими входами по частоте и напряжению; выходом подключенный к фазным выводам асинхронного двигателя, контур регулирования магнитного потока, составленный из регулятора 3 магнитного потока, выходом соединенного с-управляющим входом по напряжению преобразователя частоты, и последовательно соединенных между собой датчика ЭДС асинхронного двигателя 4, интегратора 5 и выпрямителя 6. Электропривод содержит также контур регулирования момента, составленный из последовательно соединенных датчи- ка 7 тока асинхронного двигателя, выпрямителя 8 и последовательно соединенных блека 9 умножения и регулятора 10 момента, выходом соединенного с управляющим вхо дом по частоте преобразователя частоты.

В контуры регулирования введены два блока 11 и 12 выборки-хранения и два нульоргана 13 и 14, причем вход первого блока выборки-хранения соединен с выходом выпрямителя 6, а выход первого блока выборки-хранения — с входом регулятора магнитного потока контура регулирования маг нитного потока. Один из входов второго бло ка 12 выборки-хранения соединен с выходом выпрямителя 8, а его выход — с первым входом блока умножения контура регулирования частоты, второй вход которого соединен с выходом первого блока ll выборки-хранения. Вход первого нуль-органа подключен к входу интегратора, а выход первого нуль-органа — к второму входу первого блока выборки-хранения. Вход

1166257 тоты. тогда как обычный фильтр имеет постоянную времени не менее десяти периодов частоты работы преобразователя.

Измерение мгновенного значении момента асинхронного двигателя и преобразова5 ние его в сигнал аналоговой формы осушествляется схемой, включаюшей датчик тока асинхронного двигателя, двухполупериодный выпрямитель 8, нуль-орган 14, блок 12 выборки-хранения и блок 9 умножения сигналов. Сигнал с выхода датчика 7, пропорциональный первой гармонике тока асинхронного двигателя i = Jr sin(utt — f), поступает»а выпрямитель 8, выход которого подключен к информационному входу блока 12 выборки-хранения. Этот блок осушест15 вляет выборку сигнала, пропорционального проекции амплитудного значения вектора тока асинхронного двигателя на ось, совмешенную с вектором ЭДС Jia.= Л1п сов е (фиг. 2, 3). Между интегратором 5 и управляющим входом блока 12 выборки-хранения о включен нуль-орган 14, который фиксирует момент перехода через ноль мгновенного значения магнитного потока ф и генерирует в эти моменты короткие импульсы, переводя- щие блок 12 выборки-хранения в режим выт- 25 борки. Так же, как и в схеме измерения магнитного потока, в этом случае достигается максимальное быстродействие преобразования значения проекции вектора тока в сигнал аналоговой формы.

3 второго нуль-органа соединен с выходом ин тегратора, а выход второго нуль-органа-с вторым входом второго блока выборки-хра нения.

Устройство работает следующим обра зом.

Управляющими воздействиями частотно регулируемого электропривода являются заданные значения момента М и- магнит ного потока Фз асинхронного двигателя .Сигналы, пропорциональные заданным зна чениям момента и магнитного потока, по ступают на задающие входы соответственно регулятора 10 момента и регулятора 3 маг нитного потока. На измерительные входы регуляторов .10 и 3 поступают сигналы, про порциональные текушим значениям момен та М магнитного потока Ф. Иа выходе ре гулятора 10 момента и регулятора 3 маг нитного потока формируются сигналы, зада юшие соответственно частоту 1и напряжени

U на выходе преобразователя 2 частоты

Измерение текушего значения магнитног потока и преобразование его в сигнал анало говой формы осушествляются схемой, вклю чающей датчик ЭДС 4, интегратор 5, вы прямитель 6, нуль-орган 13, блок 11 выбор ки-хранения. Чувствительным элементом да чика ЭДС является измерительная обмотка расположенная в пазах статора асинхрон ного двигателя. Сигнал с выхода датчика

ЭДС, пропорциональный первой гармонике мгновенного значения ЭДС 11 — — Epsin (td t (фиг. 2 и 3), поступает на вход интегратора

5, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный мгновенному значению магнитного потока Уи =Фрз1п(и11- ). в

Выходной сигнал интегратора выпрямляется выпрямителем 6 и подается на информа:.: 35 ционный вход блока 11 выборки-хранения, который осуществляет выборку амплитудного значения магнитного потока Ф и хранение этого значения в течение полупериода частоты работы преобразователя. Между датчиком ЭДС и блоком 11 выборки-хранения включения нуль-орган 13, который фиксирует моменты перехода ЭДС через ноль и.генерирует в эти моменты короткие.импульсы, переводящие блек 11 выборки-хранения., в режим выборки. Сигнал на выходе блока 45 выборки-хранения не изменяется в течение полупериода частоты и не содержит гармонических составляюших, т.е. блок выборкихранения выполняет функции фильтра с постоянной времени, равной полупериоду часВыходные сигналы блоков 11 и 12 выборки-хранения поступают на входы блока умножения, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный моменту асинхронного двигателя. Этот сигнал подается на измерительный вход регулятора 10 момента, а на измерительный вход регулятора магнит ного потока поступает с выхода блока 11 выборки-хранения сигнал, пропорциональный амплитудному значению магнитного пото. ка Ф.

Введение в контуры обратных связей частотно-регулируемого электропривода блоков выборки-хранения, управляемых нульорганами, позволяет существенно упростить систему автоматического управления электроприводом при сохранении быстродействия и точности. Предлагаемый частотно-регулируемый привод проще, так как не содержит преобразований координат и нелинейные функциональные блоки, которые сложны в реализации и настройке.!!66257

Составитель В. Тарасов

Редактор О. Бугир Техред .g. Bepec Корректор А. Тяско

Заказ 4320/51 - Тираж 645 Подписное

ВНИИТ1И Государственного коМитета СССР по делам изобретений и открытий

l 13035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП <Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4